Карточка №1068 «За пределами трех измерений»

ИСТОЧНИК:

*Яу Ш., Надис С. Теория струн и скрытые измерения Вселенной. – СПб: Питер, 2012. (электронная версия книги)

*Грин Б. Ткань космоса: Пространство, время и текстура реальности. – М.: Либроком, 2009. (электронная версия книги)

СИТУАЦИЯ:

В обыденной жизни мы привыкли полагать, что физическая реальность включает в себя три пространственных измерения (вперед-назад, вправо-влево, вверх-вниз) и линейное время, которое течет в одном направлении. В начале XX столетия «гиганты мысли» Эйнштейн и Минковский ввели понятие «пространство-время». Согласно этой концепции, реальность представляет собой объединение трех пространственных и одного временного измерения, некий неразрывный континуум.

Ученые пошли дальше. Появилась так называемая теория Калуцы-Клейна, в которой к прежним четырем измерениям добавилось еще одно пространственное. Прошло еще какое-то время, в научный обиход стремительно ворвалась теория струн. Она предполагает, что пространство-время имеет от десяти до одиннадцати измерений. До настоящего момента теория струн и ставшая ее логическим продолжением М-теория существуют лишь в виде математических расчетов, без экспериментального подтверждения.

СИСТЕМНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ:

Инструмент для обнаружения дополнительных измерений должен быть и такого инструмента быть не должно, чтобы сохранить идеальность системы.

РЕШЕНИЕ:

Контрольный ответ отсутствует. Задача ждет своих решателей.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЙ ПРИЕМ:

*Стандарты на обнаружение и измерение систем

*Принцип перехода в другое измерение:

а) трудности, связанные с движением (или размещением) объекта по линии, устраняются, если объект приобретает возможность перемещаться в двух измерениях (т.е. на плоскости). Соответственно задачи, связанные с движением (или размещением) объектов в одной плоскости, устраняются при переходе к пространству в трех измерениях

КОММЕНТАРИЙ:

Задачу, которая стоит перед физиками, можно сформулировать таким образом: как экспериментально продемонстрировать существование дополнительных измерений пространственно-временного континуума?

Сложность ученые видят в двух моментах: дополнительные измерения могут быть так тесно скрученными, что они малы для существующего оборудования, чтобы можно было их видеть, или же они могут быть чрезмерно большими и невидимыми в рамках тех способов, которыми мы сегодня исследуем Вселенную.

КАТЕГОРИЯ:

ТРИЗ и наука

Карточка №1042 «Ошибка меткого стрелка»

ИСТОЧНИК:
*Личная картотека автора блога

СИТУАЦИЯ:
Легендарный техасский стрелок прославился тем, что метко стрелял по амбару. Он с гордостью показывал друзьям и знакомым результаты своей пальбы: отверстия от выстрелов всегда очень кучно размещались внутри множества нарисованных мелом мишеней. Как стрелку удавалось быть столь умелым снайпером? Дело в тренированности или у техасца был какой-то секрет?
 
СИСТЕМНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ:
Пули должны ложиться точно в цель, потому что результат такой меткой стрельбы налицо, и пули не должны ложиться точно в цель, потому что известно, что даже самый меткий стрелок по статистике время от времени допускает промахи.
 
РЕШЕНИЕ:
Стрелок сначала стрелял по амбару, а уже после этого рисовал мишень на стене таким образом, чтобы все отметины от выстрелов находились внутри мишени.
 
ИСПОЛЬЗОВАННЫЙ ПРИЕМ:
*Принцип вынесения:
а) отделить от объекта «мешающую» часть («мешающее» свойство) или, наоборот, выделить нужную часть или нужное свойство.
 
КОММЕНТАРИЙ:
Описанный анекдотический случай довольно часто используется для иллюстрации ошибок в научной методологии, когда тот или иной исследователь опирается только на специально отобранные данные, подтверждающие его гипотезу, игнорируя остальные результаты исследований, не вписывающиеся в подлежащую доказыванию концепцию.
 
Мы же предлагаем использовать принцип «техасского стрелка» необычным способом: для выхода творческой личности в надсистему целей. Из теории развития творческой личности известно, насколько сложно бывает человеку перейти от решения задач низшего уровня к формулированию более значимых целей. Чтобы перестать размениваться по мелочам, имеет смысл провести анализ областей деятельности, которые так или иначе ранее попадали в сферу интересов, а потом отыскать общий знаменатель – то, что объединяет эти области. Очертить своего рода мишень вокруг нескольких попаданий. Это и будет цель более высокого ранга, в которую все прежние разработки войдут как частности.
 
КАТЕГОРИЯ:
ТРИЗ и наука

Карточка №968 «Космическая лестница» Хьюмесона»

ИСТОЧНИК:

*Паркер Б. Мечта Эйнштейна: в поисках единой теории строения Вселенной. – М.: Наука, 1991. (электронная версия книги)

СИТУАЦИЯ:

В 20-е годы прошлого столетия американский астроном Эдвин Хаббл занимался изучением спектров удаленных галактик. Но к разгадке их тайны не хватало ключа: не были известны расстояния до этих космических объектов. Хаббл подключил к исследованию Милтона Хьюмесона, но задача не двигалась с места: 100-дюймовый телескоп не позволял рассмотреть даже сравнительно близкие галактики. Как быть?

СИСТЕМНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ:

Измерительный инструмент должен быть, чтобы определить расстояние до удаленных галактик, и такого инструмента быть не должно, чтобы сохранить идеальность системы.

РЕШЕНИЕ:

Хьюмесон проявил изрядную изобретательность, придумав для измерения гигантских расстояний своеобразную «космическую лестницу». В качестве первичного индикатора он использовал цефеиды (пульсирующие переменные звезды), а качестве вторичных – наиболее яркие звезды в галактиках, предположив, что они обладают одинаковой светимостью. Это дало исследователю возможность определить до них расстояние и перекинуть «мостик» к более удаленным звездным скоплениям. Третичными индикаторами в этой измерительной системе стали самые яркие звезды в группах галактик.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЙ ПРИЕМ:

*Стандарты на обнаружение и измерение систем

КОММЕНТАРИЙ:

Сложность разработанной Хьюмесоном системы состояла в том, что каждая ступенька его лестницы была связана с предыдущей. Ошибка в нижней ступеньке распространялась на следующий уровень и путала все расчеты. И все же проведенные при помощи «космической лестницы» расчеты позволили Хабблу сделать вывод о том, что Вселенная расширяется.

КАТЕГОРИЯ:

ТРИЗ и наука

Задача на измерение

Карточка №823 «Охота на микроба»

ИСТОЧНИК:

*Крюи П. Охотники за микробами. – М.: Наука, 1987. – С. 47-48.

СИТУАЦИЯ:

Известный итальянский натуралист Лацарро Спалланцани (1729 – 1799) много времени потратил на изучение микробов, этих «маленьких животных», как их в то время называли.

Одна из задач, стоявших перед исследователем, была такова: как отделить «маленькое животное» от остальных? «Можно взять одного щенка из помёта…, но абсолютно невозможно взять за хвост одного микроба». Как быть?

СИСТЕМНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ:

Ловушка для микроба должна быть, чтобы отделить его от остальных собратьев, и ловушки быть не должно, чтобы не нарушать идеальность системы.

РЕШЕНИЕ:

Спалланцани взял каплю отвара, кишащего микробами и поместил ее на прозрачное стекло. Потом тончайшей стеклянной трубочкой взял капельку дистиллированной воды без микробов и приладил ее в непосредственной близости от капли с «маленькими животными». Затем учный ввел в каплю бульона с микробами тончайшую иглу и провел ею канал в направлении водяной капли. 

Рассмотрев в микроскоп этот жидкий «мостик», Спалланцани с радостью обнаружил, что извивающиеся микробы гуськом устремились по проходу. Вот до капли добрался единственный микроб. Тогда исследователь смахнул узкий мостик щеточкой из шерсти верблюда. Теперь «товарищи» микроба пробраться к капле уже не могли. Единственный пойманный «зверек» оказался в «одиночном заключении».

ИСПОЛЬЗОВАННЫЙ ПРИЕМ:

*Принцип вынесения:

а) отделить от объекта «мешающую» часть («мешающее» свойство) или, наоборот, выделить единственно нужную часть или нужное свойство

КОММЕНТАРИЙ:

Свою жизнь Спалланцани целиком отдал науке. И даже более того. Он знал, что у него больное сердце. Когда пришел его последний час, ученый попросил, чтобы после смерти его сердце вынули и сохранили. «Может быть, оно поможет вам открыть какой-нибудь факт относительно больных сердец», - сказал он. Это было вполне в духе итальянского ученого.

КАТЕГОРИЯ:

ТРИЗ и наука

Карточка №787 «Колба Луи Пастера»

ИСТОЧНИК:

*Крюи П. Охотники за микробами. – М.: Наука, 1987. – С. 66-67.

СИТУАЦИЯ:

Луи Пастер считается одним из основоположников микробиологии и стереохимии. Вряд ли можно найти современного человека, который бы ничего не слышал и о технологии пастеризации, названной так по имени знаменитого французского ученого.

В ходе одного из своих научных опытов Пастер тщетно пытался найти способ ввести воздух в дрожжевой бульон так, чтобы предохранить содержимое колбы от попадания в него живых микроскопических созданий. Аппараты становились всё более сложными. Но успеха не было. Ученый понимал, что микробы не могут самопроизвольно зарождаться в дрожжевом бульоне, а попадают в него вместе с воздушной пылью. Проще всего запаять колбу. Но тогда туда не сможет проникнуть нужный для опыта воздух. Как быть?

СИСТЕМНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ:

Отверстие колбы должно быть закрыто, чтобы туда не проникли пылинки и микробы, и отверстие колбы должно быть открыто, чтобы туда мог проникнуть воздух.

РЕШЕНИЕ:

Решить задачу Пастеру помог профессор Баляр. Он посоветовал залить в колбу бульон, а потом расплавить горлышко сосуда паяльной лампой, вытянув в тонкую и длинную трубочку, опускающуюся книзу. При такой конфигурации микробы не попадут в колбу: содержащая их пыль может падать только сверху вниз. А вот воздух сможет проникать в сосуд свободно.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЙ ПРИЕМ:

*Принцип местного качества:

в) каждая часть объекта должна находиться в условиях, наиболее соответствующих ее работе

КОММЕНТАРИЙ:

Баляр не отличался тщеславием. Он любил посещать лаборатории других исследователей и давал при этом массу бесценных советов, нисколько не рассчитывая на признание своих заслуг.

КАТЕГОРИЯ:

ТРИЗ и наука

Карточка №673 «Галилей: в погоне за временем»

ИСТОЧНИК:

*Рузавин Г.И. Методология научного познания: Учеб. пособие для вузов – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2012. – С. 47.

*Липсон Г. Великие эксперименты в физике. – М., 1972. – С. 11-12.

СИТУАЦИЯ:

Галилео Галилей (1564 – 1642) тщательно изучал свободное падение тел. Одна из его гипотез была такой: скорость свободно падающего тела пропорциональна времени падения. Но в те времена большой проблемой было точное измерение времени. Эксперимент можно было успешно осуществить, если бы удалось замедлить процесс падения тел. Но как это сделать?

СИСТЕМНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ:

Объект должен падать с большой скоростью, поскольку такова природа вещей, и не должен падать с большой скоростью, чтобы можно было измерить время прохождения отрезков пути.

РЕШЕНИЕ:

Галилей скатывал бронзовый шар по наклонному желобу с хорошо отполированными стенками. Часов у него не было, поэтому для измерения времени Галилей взвешивал воду, которая вытекала из резервуара через трубку за время прохождения шаром отдельных участков пути. Таким замысловатым и оригинальным способом ученый убедился в правильности своих предположений.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЙ ПРИЕМ:

*Стандарты на обнаружение и измерение систем

КОММЕНТАРИЙ:

Наибольших успехов Галилео Галилей достиг в постановке реальных экспериментов и математической обработке их результатов.

КАТЕГОРИЯ:

ТРИЗ и наука

Задача на измерение